1.碳纖維大、小絲束定義

PAN基碳纖維按照纖維絲束大小分類，可分為小絲束和大絲束兩類，具體分類方法按照K數(shù)不同進(jìn)行劃分。碳纖維是由許多平行的細(xì)絲組合而成，因而又會被稱之為碳纖維絲束，絲束數(shù)就是指每束碳纖維中的單絲數(shù)量。那1K就代表一束碳纖維中含有1000根原絲。同理，3K代表的就是3000K根。目前碳纖維行業(yè)內(nèi)通常將每束碳纖維根數(shù)≥48K稱之為大絲束碳纖維。即絲束數(shù)1k、3K、6K、12K、24K被稱之為小絲束碳纖維，絲束數(shù)超過48K，為大絲束或工業(yè)級碳纖維。

2.大小絲束生工工藝區(qū)別

（1）原絲

碳纖維制備的關(guān)鍵就是碳纖維原絲。原絲性能好壞直接決定制備的碳纖維性能好壞。日本東麗、東邦公司以及美國的海克塞爾公司不但不轉(zhuǎn)讓制備小絲束碳纖維原絲技術(shù)，也不對外出售產(chǎn)品。但是大絲束碳纖維原絲屬于民用聚丙烯腈（即腈綸絲）范疇，可以在國外商品市場自由買賣，不受任何限制。制備小絲束碳纖維的原絲價格是民用聚丙烯腈原絲價格的4倍。

（2）工藝區(qū)別

大絲束碳纖維應(yīng)用存在很多技術(shù)問題，主要是展紗的工藝和效果。相對于小絲束而言，大絲束纖維聚積，展紗效果不好，會導(dǎo)致紗片難以均勻浸潤，紗片厚度和質(zhì)量很難達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，在展紗過程中也會容易出現(xiàn)紗毛，導(dǎo)致亂紗和斷紗，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品外觀以及最終產(chǎn)品性能。

大絲束碳纖維穩(wěn)定性不如小絲束碳纖維好，大絲束碳纖維樹脂界面剪切強度低于小絲束碳纖維。與大絲束碳纖維材料相比，小絲束碳纖維碳化設(shè)備好，生產(chǎn)工藝把控嚴(yán)格，其性能普通比大絲束纖維要好。從小絲束碳纖維發(fā)展開始就多用于航空航天、軍工國防等高端應(yīng)用領(lǐng)域。

3.大小絲束成本區(qū)別

早期由于當(dāng)時碳纖維研究主要集中在軍工領(lǐng)域應(yīng)用，大絲束還很難滿足需求（性能不滿足，穩(wěn)定性也不如小絲束等），所以國內(nèi)當(dāng)時集中研究了小絲束。隨著行業(yè)的發(fā)展以及民用市場領(lǐng)域的巨大潛力釋放，高質(zhì)量、高性價比的大絲束碳纖維呼之欲出。

民用聚丙烯腈原絲是制備大絲束碳纖維的原絲，通常原絲價格約為制備碳纖維成本的60%左右。由于，大絲束原絲價格相對較低，因此，大絲束碳纖維的售價可以控制到小絲束碳纖維的50%-60%左右。目前市場上一些大絲束碳纖維主要性能已經(jīng)接近甚至超過部分小絲束碳纖維。比如美國卓爾泰克公司的大絲束碳纖維PAN-EX35拉伸強度和模量都超過日本東麗公司小絲束T300，且價格相對較低。目前大絲束碳纖維拉神強度能達(dá)到3.5-5.0Gpa、拉伸模量230-290Gpa。而T300和T700拉伸模量都在230Gpa，T300抗拉強度在3.4Mpa,T700抗拉強度在4.8Gpa左右。

4.大絲束生產(chǎn)商一覽

a.被日本東麗公司收購的美國卓爾泰克Zoltek。其中最具代表性的大絲束碳纖維產(chǎn)品是ZOLTEK PX35，是一款典型低成本商業(yè)化碳纖維。應(yīng)用領(lǐng)域：汽車（聚氨酯系統(tǒng)用于結(jié)構(gòu)和半結(jié)構(gòu)應(yīng)用）、風(fēng)電梁帽、土木工程（橋梁）、高壓儲氣瓶、海洋鉆井拉擠桿等。

b.歐洲SGL(西格里)：目前的最新產(chǎn)品里已經(jīng)沒有24k規(guī)格碳纖維，全部為50K規(guī)格大絲束碳纖維，力學(xué)性能也得到優(yōu)化。其應(yīng)用領(lǐng)域：汽車的基于碳纖維電池外殼、航空航天客機門框以及小型飛機、直升機和空中出租車以及工業(yè)領(lǐng)域。

c.日本三菱：日本三菱開發(fā)了50K、60K規(guī)格的大絲束碳纖維TRW40(50K)和TRH50(60K)。

（2）國內(nèi)大絲束生產(chǎn)商

目前國內(nèi)突破大絲束碳纖維技術(shù)的制造商較少，典型代表有上海石化、吉林化纖和蘭州藍(lán)星等。除上述三家以外，目前吉林碳谷在建50K規(guī)格的大絲束原絲生產(chǎn)線，新疆隆炬48k碳纖維生產(chǎn)線也試車成功。從技術(shù)路線上講，上海石化和藍(lán)星均采用NaSCN（硫氫化鈉）濕法工藝，吉林碳谷原絲技術(shù)與SGL相近。

a.上海石化：于2018年成功試制出48K大絲束碳纖維。2021年1月，上海石化1.2萬噸/年48K大絲束碳纖維項目正式開工建設(shè)，總投資35億元。2022年8月，上海石化首套大絲束碳纖維生產(chǎn)線實現(xiàn)中交。

b.吉林化纖：2017年開始研究48K大絲束碳纖維原絲，2018年成功開發(fā)出48K碳纖維原絲聚合、紡絲工藝技術(shù)，2019年獲得首批120噸48K大絲束碳纖維原絲出口訂單。2022年8月，高產(chǎn)高性能50K大絲束碳化線投產(chǎn)，標(biāo)志著年產(chǎn)1.5萬噸碳纖維項目歷時2年全面竣工。主要用于風(fēng)力發(fā)電葉片等。目前吉林化纖碳纖維總產(chǎn)能提升至3.5萬噸。

c.蘭州藍(lán)星：2018年藍(lán)星集團(tuán)投資上億對現(xiàn)有原絲生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)改造，產(chǎn)品由原來24K升級至50K。2019年下半年其50K碳纖維生產(chǎn)線全線通過。2022年公司計劃投資3.7億元，新建產(chǎn)能5000噸原絲紡絲生產(chǎn)線和年2500噸碳纖維生產(chǎn)線，完成后蘭州纖維將擁有年產(chǎn)3500-4000噸碳纖維能力。目前碳纖維大絲束產(chǎn)能1500噸，碳纖維原絲4000噸產(chǎn)能。

截至 2018 年，以東麗、三菱、東邦為首的日本企業(yè)占據(jù)了整個小絲束市場產(chǎn)能的 49%。尤其近期東麗宣布要對美國南卡羅來納州斯帕坦堡的工廠和位于韓國龜尾的工廠進(jìn)行投資、增加生產(chǎn)線，預(yù)計從2025年開始，將會使東麗常規(guī)碳纖維（小絲束）年產(chǎn)能增至35000噸，年產(chǎn)能提高20%以上。而中國的中復(fù)神鷹由于西寧年產(chǎn)2.5萬噸項目全面投產(chǎn)，屆時2023年末該公司年產(chǎn)能將達(dá)到2.85萬噸/年，位居全球第二。

美國赫氏、德國西格里、日本三菱三家企業(yè)基本壟斷了整個大絲束碳纖維市場，分別占比 58%、31%、9%。由于這幾年航空領(lǐng)域的影響以及風(fēng)電資源的需求的影響，大絲束碳纖維材料已由汽車材料應(yīng)用，轉(zhuǎn)變?yōu)橛娠L(fēng)電葉片、儲氫瓶等拉動需求。碳纖維的市場已轉(zhuǎn)變?yōu)楹娇蘸教炫c工業(yè)雙驅(qū)動格局。

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